微光刻投射曝光装置中的组件的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年5月22日提交的德国专利申请de102018207949.8的优先权。该申请的内容通过引用并入本文。

本发明关于微光刻投射曝光装置中的组件。

背景技术：

微光刻用以生产微结构部件，例如集成电路或lcd。微光刻过程在所谓的投射曝光装置中进行，其包含照明装置和投射镜头。由照明装置所照明的掩模(掩模母版)的像在该情况下通过投射镜头投射到涂有光敏感层(光刻胶)并配置在投射镜头的像平面中的基板(例如硅晶片)上，以将掩模结构转印到基板的光敏感涂层。

在对euv(举例来说，例如约13nm或约7nm的波长)设计的投射曝光装置中，由于无法利用透光材料，因此使用反射镜作为用于成像过程的光学部件。这些反射镜可例如安装在支撑框架上并设计为至少部分可操纵的，以允许相应反射镜在六个自由度上的移动(即，有关在三个空间方向x、y和z上的位移以及有关关于相应轴的旋转rx、ry和rz)。这允许对例如在投射曝光装置的操作期间发生的光学特性的变化(例如由于热影响)进行补偿。

举例来说，已知在euv投射曝光装置的投射镜头中使用三个致动器配置，用以在多达六个自由度中操纵例如反射镜的光学元件(如图4中示意性地示出)，其中三个致动器配置分别包含至少两个洛伦兹致动器402和403、404和405、以及406和407(即，在每一情况下两个可主动致动的移动轴)。对于这些致动器配置中的每一个或对于每个相关的力引入点，在图4的结构中在各个情况下还提供了承载光学元件或反射镜400的重量的重量补偿装置，以最小化主动或可控的调整元件的能量消耗，因此在这方面不需要伴随发热的永久能量流。重量补偿装置(也称作“mgc”＝“磁重力补偿器”)可设定为特定的保持力，其通过机械元件(接脚(pin))415、425或435(其机械地耦接至反射镜400)传递到反射镜400。

根据图5，磁路本身通常包含由外磁环510以及径向上更向内配置的两个磁环521、522所构成的(被动)磁路，其中外磁环510在所示的示例中相对在驱动方向上延伸的z轴径向地极化，且磁环521、522在所示的示例性实施例中分别相对z轴轴向地极化，外磁环510和内磁环521、522在各个情况下皆形成为永磁体。此组件通过由包括片弹簧531、532的平行弹簧系统所形成的线性导引件来导引。在图5的示例中，机械地耦接到反射镜(在图5中用“500”表示)或耦接到形成于反射镜上的轴承衬套501的接脚在图5中以“540”表示，且其一部分包含形成为片弹簧接头的两个挠曲件541、542，由此而实现了在除了轴向z方向之外的所有方向上与反射镜500的柔性附接。

然而，使用根据图5的接脚的上述重量补偿装置的机械附接所存在的问题是，由于接脚的可能的弯曲运动，接脚540本身具有动态振动模式。这些内部振动模式一方面可能损害相关反射镜的位置控制的稳定性，另一方面可能损害在较高频率范围内所需机械解耦的有效性，结果为反射镜对较高频率范围的干扰的敏感度增加。

克服上述动态行为的损害的一种方法包含藉由使用磁力用于耦接来消除接脚形式的机械附接，接脚由(空气)间隙取代，且图5中的径向内磁环521、522直接安装在反射镜500上。然而，省去任何机械导引而产生的需求的缺点在于，在反射镜以六个自由度进行典型的预定运动期间，形成被动磁路的磁环之间的距离变化具有通过重量补偿装置将相对高的寄生力(parasiticforce)传递到反射镜的效果，这又导致相关反射镜的光学有效表面的不希望的变形，并因此导致光学系统性能的损害。通过优化被动磁路的设计来最小化这些寄生力已被证明难以在此实现，因为不可避免的磁性和几何公差。

此外，上述的磁耦接在以下的方面也提出了严峻的挑战：为了避免引入寄生力矩到反射镜和伴随的变形，通过磁路的力传递必须尽可能接近反射镜的中性面来进行，这从安装空间的方面来看又可能会很困难。

关于现有技术，仅作为示例参考de102009054549a1以及r.deng、r.saathof、j.w.spronck、s.hol、r.munnigschmidt在2014，proc.22ndintl.conf.onmagneticallylevitatedsystemsandlineardrives所发表的“用于精确定位的具有重力补偿器的集成的6-dof洛伦兹致动器(integrated6-doflorentzactuatorwithgravitycompensatorforprecisionpositioning)”。

技术实现要素：

本发明的一目的为提供在微光刻投射曝光装置中的组件，其允许致动尽可能不受干扰的光学元件，同时至少在很大程度上避免了如上所述的问题。

此目的根据以下的特征来实现。

根据本发明的组件(特别是在微光刻投射曝光装置中的组件)包含：

-光学元件；

-至少一个重量补偿装置，其包含至少一个磁路，由此磁路所产生的磁场引起力，用于至少部分地补偿作用在光学元件上的重量的力；以及

-具有多个线圈的线圈配置，线圈配置可由电流来赋能以产生作用于光学元件上的补偿力，此补偿力至少部分地补偿当光学元件移动时由磁路所施加的寄生力但对作用在光学元件上的重量的力的补偿无贡献。

本发明特别地基于具有重量补偿装置的组件的构思，其中重量补偿装置用于至少部分地补偿作用在光学元件(例如反射镜)上的重量的力，一方面省去在重量补偿装置和光学元件之间的任何机械附接(例如开始所解释的接脚)，以磁性附接来取代，另一方面通过使用可用电流赋能的线圈配置，主动补偿由于以此方式省去机械附接、特别是由于没有磁性附接所需的磁体的机械导引而在光学元件运动时发生的寄生力。

因此，使用存在于根据本发明的线圈配置中且可用电流赋能的线圈作为调节元件，用以补偿由于光学元件或反射镜的运动导致的存在的磁体的位置变化所引起的寄生力或干扰力，例如，所考虑的取决于位置发生的干扰力有可能在根据操作期间预期的光学元件或磁体的位置变化的知识的预先执行的校准中决定，或者是在操作期间通过存在于合适位置的力传感器来测量。那么，可精确地执行存在于根据本发明的线圈配置中的线圈的赋能，以补偿该干扰力并避免或至少实质地减小光学元件或反射镜的不期望的变形。

因此，根据本发明，因此避免了由于重量补偿装置与所涉及的光学元件的机械附接而在传统重量补偿装置(具有例如基于图5描述的构造)中所造成的缺点，且同时克服了同样如先前所述的关于实现纯磁性附接并取消机械导引的问题。

同时，本发明还包含放置线圈的原理，其中线圈用于对发生的干扰力进行主动补偿且可在重量补偿装置的被动磁路的杂散场(strayfield)中以电流来赋能。

与直接放置在可相对彼此移动的组件的部件之间(特别是放置在相应磁体之间的间隙的区域中)相比，此配置具有的优点是，重量补偿装置本身的设计通过线圈配置根据本发明可独立于主动干扰力补偿的特定要求来形成或优化，且特别是在重量补偿装置中存在的(被动)磁路的配置方面不需妥协。

这是因为，根据本发明，还可能利用以下事实：所述被动磁路所产生的磁场的磁场线也存在于实际用于重量补偿效果的(间隙)区域之外，明确地说特别是也在该杂散场中，使得此杂散场(通常保持未使用)可用于通过根据本发明的线圈配置主动产生用于干扰力补偿的补偿力。

除了上述独立于根据本发明的线圈配置的优化重量补偿装置的可能性以外，线圈配置在重量补偿装置的被动磁路的杂散磁场中的放置也使得可能实现特别紧凑的整体构造，其一方面从安装空间的方面来看是有利的，另一方面关于线圈配置的期望放置尽可能靠近被动磁路的磁体以实现足够大的补偿力方面也是有利的。

如本发明所提出的在力补偿装置和光学元件之间省去磁性附接和导引的另一优点因消除了图5中的传统结构中存在的可移动挠曲件(例如片弹簧)而出现，结果为可降低故障率并可增加组件的寿命。

根据一个实施例，线圈配置的线圈可彼此独立地由电流赋能。

根据一个实施例，线圈配置包含至少五个线圈，特别是至少六个线圈。

根据一个实施例，至少某些线圈相对重量补偿装置的系统轴在方位角上偏移。

根据一个实施例，线圈配置包含相对重量补偿装置的系统轴在方位角上相对于彼此偏移的线圈的第一组以及相对系统轴在方位角上相对于彼此偏移的线圈的第二组。

根据一个实施例，第一组的线圈相对第二组的线圈在方位角上偏移。

根据一个实施例，磁路的至少一个磁体固定在光学元件上。

根据一个实施例，磁路的至少一个磁体固定在固定支撑框架上。

根据一个实施例，重量补偿装置具有相对光学元件固定不动的部分，并通过磁力耦接至光学元件。

根据一个实施例，重量补偿装置包含第一磁环和至少一个第二磁环，至少一个第二磁环比一个第一磁环相对重量补偿装置的系统轴在径向上更向内地配置。

根据一个实施例，线圈配置被布置在位于第一磁环和第二磁环之间的间隙之外。

根据一个实施例，组件包含至少一个力传感器，用于测量当光学元件移动时由磁路所施加的寄生力。

根据一个实施例，光学元件为反射镜。

本发明也关于微光刻投射曝光装置的光学系统，其具有至少一个包含前述特征的组件。

本发明的进一步构造可从说明书和从属权利要求中获得。

下文将基于在附图中表示的示例性实施例更详细地解释本发明。

附图说明

在图中：

图1a)-b)和图2a)-b)显示用于解释根据本发明的组件的可能实施例的示意图；

图3显示设计用于在euv范围中操作的投射曝光装置的示意图；

图4显示用于解释用于在六个自由度操纵反射镜的传统结构的示意图；以及

图5显示用于解释重量补偿装置的传统结构的示意图。

具体实施方式

基于图1的示意图，首先解释根据本发明的组件的可能结构。

下文参照图1a)-b)和图2a)-b)中的示意图描述根据本发明的组件的各种实施例。

这些实施例的共同之处在于，重量补偿装置与待致动的光学元件的耦接仅通过磁路来实现(即，特别是省去开头所述的直接机械附接接脚)，且通过利用电流赋能线圈配置来实现对这些寄生力的补偿，实现了伴随这种磁耦接的寄生力的减小。

在图1a)的组件中，重量补偿装置被提供用于补偿作用在形式为反射镜的光学元件100上的重量的力，重量补偿装置首先以本身已知的方式包含由外磁环110(其相对于沿驱动方向延伸的z轴径向地极化(在所绘示的坐标系中))以及在径向上更向内地配置的两个磁环121、122(其分别相对z轴轴向地极化)所构成的(被动)磁路。外磁环110和内磁环121、122都形成为永磁体。

与基于图5描述的传统组件的不同之处在于，在根据图1a)的本发明结构中，没有接脚形式的机械耦接用于将被动磁路附接到光学元件100。相较之下，重量补偿装置或被动磁路与光学元件100或反射镜之间的附接完全磁性地发生，径向内磁环121、122或径向外磁环110机械地固定在可移动的光学元件100上，而另一个或多个磁性部件在各个情况下机械地固定在固定支撑框架(“框架”)上，即在“固定世界(fixedworld)”上。

在图1a)-1b)的特定示例性实施例中，径向外磁环110机械地固定在光学元件100上(例如，以螺旋连接的方式固定)，而径向内磁环121、122机械地固定在支撑框架105上或在“固定世界”上。此外，根据图1a)的径向外磁环110在光学元件100上的固定由标示为“101”的衬套来进行(本发明并不限于此)。

特别地，图1a)中所显示的根据本发明的组件没有机械导引，例如挠曲件形式的机械导引。在没有进一步措施的情况下，这一事实将导致在组件操作期间发生的在六个自由度中的光学元件100或反射镜的运动将伴随着磁环110和121、122之间存在的距离的变化(特别是在径向方向上)，由此寄生磁力将转而以不希望的方式传递到光学元件100，并将引起光学元件100的变形。

为了主动地补偿这类寄生力或干扰力，根据图1a)的本发明组件因此包含由线圈构成的线圈配置，该线圈可由电流来赋能。在图1a)-1b)的特定示例性实施例中，此线圈配置包含具有线圈151a-151c的第一组151和具有线圈152a-152c的第二组152。组151和152的具体配置在图1b)中以平面图示出。

线圈151a-151c和152a-152c的组151和152位于由磁环110和121、122形成的被动磁路的杂散磁场中。此外，线圈151a-151c和152a-152c可彼此独立地由电流赋能。

通过使用电流的这种赋能，可产生在不同方向上作用的补偿力(如图1a)中的箭头所示)，以补偿上述的寄生(干扰)力。此处应注意到，参考图1b)，相对z轴径向地配置的线圈部分没有产生力效应，因为它们平行于同样在径向方向上延伸的磁场布置，因此在此情况下洛伦兹力等于零。因此，基于洛伦兹力的力效应仅从分别不平行于磁场方向延伸的线圈部分发出，即在示例性实施例中，从相对z轴呈正切方向排列的线圈251a-251c和252a-252c的线圈部分发出。其中，第一组151的线圈151a-151c在轴向或z方向上产生力，而第二组152的线圈152a-152c产生具有在垂直方向或z方向上以及在水平方向上(即在xy平面中)延伸的分量的力贡献。因此，以此方式，可在任何期望的(x、y或z)方向上产生补偿力，且当光学元件100以六个自由度运动时，可实现对发生的寄生力的有效补偿。

从图1b)中可以看出，第一组151的线圈151a-151c和第二组152的线圈152a-152c在方位角上相对彼此偏移(在特定示例性实施例中为各偏移120°的角度)。将各组151和152分别选择“划分”成三个线圈151a-151c和152a-152c有利地具有这样的结果：可避免对组151或152内的相应力贡献的相互补偿。

此外，根据图1b)(但本发明不限于此)，第一组151的线圈151a-151c相对于第二组152的线圈152a-152c在方位角方向上相对于z偏移，结果为实现了线圈151a-151c和152a-152c的节省空间且紧凑的嵌套配置，这对于安装空间方面特别有利。然而，在其他实施例中，也可能省去这种嵌套和方位角偏移的配置，使得第一组151的线圈151a-151c也可配置成相对第二组152的线圈152a-152c有较小的方位角偏移或根本没有方位角偏移。

在组件的操作期间，在各个情况下通过根据本发明的线圈配置所产生的补偿力、以及因此在各个情况下对适当的线圈配置的电流供应可例如在针对光学元件的任何所需偏转所预先进行的校准中决定。此外，取决于位置发生的干扰力也可通过存在于合适位置的力传感器来测量。因此，可精确地执行对存在于根据本发明的线圈配置中的线圈的赋能，以补偿该干扰力并避免或至少实质地减小光学元件或反射镜的不期望的变形。

图2a)-b)显示根据本发明的组件的另一实施例，与图1a)-1b)相比为类似的或实质上具有相同功能的部件以增加“100”的参考符号来表示。

图2a)-2b)的组件与图1a)-1b)的组件的不同之处在于，两个径向内磁环221、222固定在光学元件200或反射镜上，而不是径向外磁环210，使得根据图2a)-2b)，径向外磁环210固定在支撑框架205上(即在“固定世界”)上。线圈251a-251c和252a-252c的具体配置也相应地修改，已经考虑了与图1a)-1b)相比已经改变的相应区域的位置，其具有水平或垂直对准的磁场。在此情况下，图2a)-2b)的实施例具有更复杂的线圈配置设计，使得其与图1a)-1b)的不同之处在于，相对于z轴在切线方向上配置的线圈部分不再在同一个平面上。然而，相比之下，从图2a)中可以看出，与图1a)相比，光学元件200或反射镜上的衬套201有可能为较小的结构形式。

前文基于图1a)-1b)和图2a)-2b)所描述的实施例的共同之处在于，根据本发明实施例的线圈配置没有配置在光学元件100或200上，而是配置在固定世界”或支撑框架上105、205上。这样做的好处之一是它允许良好的热附接，例如至冷却系统，并避免热传导到光学元件100、200。然而，本发明不限于这些构造，因此将线圈配置放置在相应的光学元件上的实施例也确定为包含于本申请中。

图3仅显示了投射曝光装置300的示意图，其设计用于在euv范围内操作，且本发明可通过示例的方式实现于其中。

根据图3，投射曝光装置300的照明装置包含场分面反射镜303和光瞳分面反射镜304。来自包含等离子体光源301和集光器反射镜302的光源单元的光被指引至场分面反射镜303。第一望远反射镜305和第二望远反射镜306配置在光瞳分面反射镜304下游的光路中。以掠入射操作的偏转反射镜307配置在光路的下游并将撞击于其上的辐射指引至具有反射镜351-356的投射镜头的物平面中的物场上，其仅在图3中示出。在物场的位置处，反射结构承载掩模321配置在掩模台320上，该掩模在投射镜头的协助下成像到像平面中，其中涂有光敏感层(光刻胶)的基板361位于晶片台360上。

即使已基于特定实施例描述了本发明，但对本领域技术人员来说，许多变型和替代实施例是显而易见的，例如通过组合和/或交换个别实施例的特征。因此，对本领域技术人员来说不言而喻的是，这些变型和替代实施例也包含在本发明中，且本发明的范围仅受所附权利要求及其等同物的含义所限制。